论文部分内容阅读
近年来,随着化石燃料的大量使用,大气中温室气体（如CO2）的浓度迅速上升,对地球的生态环境造成了严重的影响;另一方面,CO2是一种宝贵的碳资源。因此,对(CO2进行分离和捕捉具有重要意义。作为一项新兴绿色分离技术,膜技术因其绿色环保、低能耗、高效率,得到广泛应用。因为己被证明在气体分离方面也经济上可行,其在C02分离方面也得到越来越多的关注和研究。聚醚砜是一种常用的气体分离膜材料,具有良好的稳定性和可加工性,但其对气体的渗透性能较差,限制了在气体分离领域的应用。聚乙二醇（PEG）中的醚氧基团是具有很高的CO2/light gases溶解选择性的官能团,常被用作分离C02的膜材料。但高分子量的PEG具有强结晶性,气体通量低,低分子量的PEG机械性能差,无法制备成膜。以聚醚砜作为机械支撑,以低分子量PEG构筑气体传输通道,设计制备嵌段或接枝共聚物,研究机械性能与分离性能兼备的气体分离膜材料,具有重要的应用价值。本文设计制备了一种PEG侧链含量可控、长短可调的聚醚砜接枝共聚物,防止PEG链段结晶,提高气体分离性能。在此基础上,对膜进行了两种处理:一是在接枝共聚物膜的玻璃化转变温度以上,对膜进行热退火处理,使共聚物链段充分运动,相分离更加彻底,形成微区:二是向膜内添加柱撑MFI沸石（PMFI）,制备混合基质膜,利用接枝共聚物自组装诱导PMFI排布,构建气体传输通道,加快气体在膜内运输,提高膜的渗透系数。本文通过缩聚反应,以二烯丙基双酚硫、双酚硫、4,4-二氟二苯砜为反应单体,合成了两种双键侧基含量的聚醚砜（PES A（14%）、PES B（28%））;通过巯基—烯点击化学,将不同分子量（550、1000、2000）的巯基短链聚乙二醇接枝到聚醚砜上,制备了聚醚砜接枝共聚物（PES-g-PEG）。用1H-NMR、FTIR表征聚合物化学结构,用DSC、TG对聚合物热分析。结果表明,聚醚砜接枝共聚物成功制备。将PES-g-PEG配制成质量分数为5wt%的铸膜液,通过溶剂蒸发法制备气体分离膜,用气体渗透仪测试C02、N2渗透性能。结果表明,PES A-g-PEG550膜有较高的CO2渗透系数,达到了 13.0 Barrer,C02/N2理想选择系数为24.2;热退火处理制备Anneal PES-g-PEG膜（A PES-g-PEG）,结果表明,退火后膜的C02渗透系数提高1倍,达到26.8 Barrer,CO2/N2理想选择系数也提高至27.6;为了进一步提高渗透系数,向PES A-g-PEG550膜中添加PMFI沸石制备混合基质膜（P-MMM）结果表明,在沸石添加量为20wt%时,P-MMM的CO2渗透系数比原膜提高了4倍,达到66.9Barrer。